Термину «онтология» удовлетворяет широкий спектр структур, представляющих знания о той или иной предметной области. Так к онтологиям можно отнести ряд структур, отличающихся разной степенью формализованности:
•глоссарий;
•простая таксономия;
•тезаурус (таксономия с терминами);
•понятийная структура с произвольным набором отношений;
•полностью аксиоматизированная теория.
Структура онтологии
Рис 1. Структура онтологии в общем виде
Аксиома онтологии
Согласно определению из толкового словаря, аксиома – это положение, принимаемое без логического доказательства в силу непосредственной убедительности; истинное исходное положение теории:
«Аксиома – отправное, исходное положение, лежащее в основе доказательств других положений (теорем) научной теории, которое в пределах этой научной теории не доказывается.»
•Аксиомы онтологии – это утверждения, включающие в себя правила в логической форме, которые вместе составляют общую теорию, которую описывает онтология в своей области применения. Это определение отличается от определения «аксиом» в генеративной грамматике и формальной логике. В этих дисциплинах аксиомы включают только утверждения, утверждаемые как априорные знания. В информационных технологиях же аксиомы также включают теорию, полученную из
аксиоматических высказываний.
Содержание онтологии
Основными компонентами онтологии могут являться:
•классы (или понятия),
•отношения (или свойства, атрибуты),
•функции,
•аксиомы,
•экземпляры (или индивиды).
Классы или понятия используются в широком смысле. Понятием может быть любая сущность, о которой может быть дана какая-либо информация.
Классы - это абстрактные группы, коллекции или наборы объектов. Они могут включать в себя экземпляры, другие классы, либо же сочетания и того, и другого. Классы в онтологиях обычно организованы в таксономию - иерархическую классификацию понятий по отношению включения.
Например, классы Мужчина и Женщина являются подклассами класса Человек, который в свою очередь включен в класс Млекопитающие.
Отношения представляют тип взаимодействия между понятиями предметной области. Формально n-арные отношения определяются как подмножество произведения n множеств: R C1 x C2 x … x Cn.
Пример бинарного отношения - отношение ЧАСТЬ-ЦЕЛОЕ. Отношения тоже могут быть организованы в таксономию по включению; например, отношения быть_отцом_для и быть_матерью_для на множестве людей содержатся в отношении быть_родителем_для, которое в свою очередь содержится в отношении быть_предком_для.
Функции - это специальный случай отношений, в которых n -й элемент отношения однозначно определяется n-1 предшествующими элементами. Формально функции определяются следующим образом:
F: C1 x C2 x ... x Cn-1 -> Cn.
Примерами |
функциональных |
отношений |
являются |
отношения |
быть_матерью_для на множестве людей, или цена_подержанного_автомобиля, которая вычисляется в зависимости от
модели автомобиля, даты изготовления и пробега.
Аксиомы используются, чтобы записать высказывания, которые всегда истинны. Они могут быть включены в онтологию для разных целей, например, для определения комплексных ограничений на значения атрибутов, аргументы отношений, для проверки корректности информации, описанной в онтологии, или для вывода новой информации.
В качестве примера того, что в рамках онтологий понимается под аксиомами, можно привести следующее положение и его формальную запись на языке исчисления предикатов первого порядка:
Работник, являющийся руководителем проекта, работает в проекте.
Вводятся переменные Е (работник) и P (руководитель проекта). Тогда аксиома записывается следующим образом:
Forall (E,P) Employee(E) and Head-Of-Project(E,P)
=> Works-At-Project(E,P)
Онтологический подход к автоматизации профессиональной деятельности
Онтологический подход, в отличие от наиболее распространенных подходов ориентирован на явное определение систем понятий анализируемой предметной области и предназначен для автоматизации деятельности специалистов по построению и модификации целевых объектов заданного класса, с исключением из данного процесса программистов.
Онтологический подход к автоматизации профессиональной деятельности, независимо от ее содержания, должен включать в себя следующие этапы:
•Поиск онтологии предметной области
•Построение моделей онтологии
•Разработку модели проекта пользовательского интерфейса в терминах моделей онтологии
•Построение алгоритма автоматического преобразования проекта интерфейса в программный код
Рис 2. Обобщенный алгоритм построения
онтологий